Gateway API 与 Ingress：Kubernetes 网络的未来

随着 Kubernetes 成为云原生应用程序部署的核心平台，如何高效管理服务和基础设施的访问已经成为一个关键挑战。Kubernetes 的核心 Ingress 资源虽然能够满足基本的第 7 层（L7）路由需求，但在灵活性、功能性和标准化方面仍存在一定的局限性。为了解决这些问题，Gateway API 项目应运而生，作为 Ingress 的继任者，提供了一套更为可移植的网络管理资源。本文将详细解析 Kubernetes Ingress 与新兴 Gateway API 标准之间的关键差异，并探讨 Gateway API 如何解决 Ingress 的局限性，为 Kubernetes 网络的未来提供重要的参考。

什么是 Kubernetes 中的 Ingress？

Ingress 是 Kubernetes 中用于管理外部访问的一种集中式资源，主要针对第 7 层的 HTTP/HTTPS 流量。它通过定义路由规则，将外部请求引导至 Kubernetes 集群中的服务，从而避免为每个服务单独配置负载均衡器。

Ingress 资源的核心功能包括：

定义路由规则，例如主机名、路径和 TLS 配置。
通过入口控制器将路由规则应用到数据平面（如反向代理或负载均衡器）。
简化外部访问管理，使服务专注于应用交付，而无需处理网络细节。

Ingress 的抽象层次使得 Kubernetes 团队可以集中管理外部访问，同时解耦服务与外部依赖关系。

Ingress 的局限性

尽管 Ingress 控制器在网络和流量管理方面发挥了重要作用，但其本身存在一些显著的局限性：

协议限制：Ingress 仅支持 HTTP 和 HTTPS 等第 7 层协议。对于其他 L7 协议（如 gRPC）以及非 L7 协议（如 TCP 和 UDP），需要依赖自定义控制器扩展，这导致功能碎片化。
标准化不足：不同供应商的 Ingress 控制器实现方式各异，语法和扩展功能不统一。例如，HAProxy 和 NGINX 的 Ingress 控制器使用不同的语法和扩展集。
高级功能缺失：核心 Ingress 规范缺乏对生产环境中常见高级功能（如 A/B 测试、金丝雀部署、分布式追踪等）的支持。这些功能通常需要依赖供应商特定的扩展，导致供应商锁定问题。
功能依赖控制器：Ingress 资源主要关注 HTTP 路由，而关键的网络功能需要通过底层的 Ingress 控制器实现。这种分离增加了配置的复杂性。

Gateway API 的引入

为了解决上述问题，Gateway API 项目被提出，旨在统一不同 Ingress 控制器的功能，并扩展其能力。

Gateway API 的核心特性

协议支持：Gateway API 同时支持第 4 层（L4）和第 7 层（L7）协议，包括 TCP、UDP、HTTP 和 gRPC 等，扩展了其适用范围。
新资源对象：
- GatewayClass：定义控制器功能。
- Gateway：实例化网络网关。
- HTTPRoute：声明 HTTP 路由规则，是 Ingress 资源的直接替代。
- 未来还将支持更多协议的资源对象。
高级功能支持：内置支持高级流量管理功能，如请求镜像、金丝雀部署、细粒度流量指标等，避免了供应商特定扩展的依赖。
标准化模型：通过建立通用标准，Gateway API 实现了跨供应商的可移植性，降低了迁移成本。

Gateway API 的优势

Gateway API 提供了更强大的流量控制能力。例如，它支持基于任意标头和路径的高级模式匹配与过滤，适用于更复杂的用例。此外，Gateway API 的标准化设计避免了供应商锁定问题，为开发者提供了更灵活的声明式管理方式。

目前，Gateway API 的核心资源对象（如 GatewayClass、Gateway 和 HTTPRoute）已达到 GA（一般可用）状态，而 L4 支持仍处于 Alpha 阶段，未来可能会根据社区需求进一步发展。

Ingress 与 Gateway API 的主要区别

特性	Ingress	Gateway API
协议支持	仅支持 HTTP 和 HTTPS	支持 L4（TCP、UDP）和 L7（HTTP、gRPC）
流量管理	高级功能有限，需依赖供应商扩展	内置支持流量拆分、镜像、注入等功能
可移植性	定义依赖于供应商实现	提供跨平台的统一标准
资源对象	无新增资源对象	引入 GatewayClass、Gateway、HTTPRoute 等
路由自定义	仅支持路径和主机的路由规则	支持基于标头、路径和主机的高级路由
扩展功能	需通过供应商特定注释实现	内置支持身份验证、速率限制等功能

值得注意的是，Ingress 规范已冻结，所有新功能将添加到 Gateway API 中。

Gateway API 的未来

Gateway API 的目标是标准化和扩展 Kubernetes 网络管理功能。通过引入通用对象和定义，Gateway API 提供了对多协议支持、高级流量控制和扩展规则定制的支持。这不仅提升了跨平台的可移植性，还为服务网格等复杂用例提供了更强大的能力。

未来，Gateway API 将逐步取代供应商特定的 Ingress 实现，但不会完全取代现有的 Ingress 控制器。团队可以根据需求选择继续使用基本的 Ingress 功能，或转向 Gateway API，以满足多协议支持和高级流量管理的需求。

通过 Gateway API 的引入，Kubernetes 网络管理迎来了全新的发展阶段。它不仅解决了 Ingress 的局限性，还为开发者提供了更强大的工具来应对复杂的网络需求。随着 Gateway API 的不断成熟，它将成为 Kubernetes 网络的核心标准，为云原生应用的未来奠定基础。

原文链接: https://konghq.com/blog/engineering/gateway-api-vs-ingress